Las aplicaciones o el uso de “drones” (más técnicamente, VANT - Vehículo Aéreo No Tripulado) en la agricultura han mostrado una tendencia de gran crecimiento. Esta tendencia puede ser mucho más acelerada si consideramos la infinidad de aplicaciones potenciales que aún están en desarrollo.
Conviene resaltar que cuando hablamos de “drones” estamos usando un término genérico que incluye varios componentes y sistemas, cada uno utilizado en una de las fases del pipeline de generación de información (Figura 1).
Uno de los componentes es el VANT propiamente dicho, que puede ser del tipo minihelicóptero con una hélice con eje de rotación vertical o multirrotor con 4, 6 u 8 hélices, además de los similares a aviones, denominados “drones” de ala fija (Figura 2). Cada tipo y modelo tiene sus ventajas y desventajas. Los VANT multirrotor, en general, pueden volar a menores velocidades y altitudes más bajas que los de ala fija y son más estables y seguros en condiciones de vientos más fuertes. Otra característica importante que diferencia a los VANT entre sí es la capacidad de “payload” (o carga máxima que pueden transportar), que varía de menos de 200 gramos a unas pocas decenas de kilos. Además, existen VANT dotados de sistema inercial, GPS, sensores de obstáculos uni o multidireccionales, sensores de aterrizaje asistido, entre otros.
Otro componente es el Sistema de Control y Comunicación (SCC), las denominadas “ground stations” (Figura 3), que incluye la comunicación entre el dispositivo base y el VANT, los softwares de planificación y control automático de vuelos, además de una infinidad de configuraciones y ajustes de parámetros de seguridad de vuelo y de consumo de energía. Existen decenas de soluciones de “ground stations”, pero la recomendación es adoptar la desarrollada y suministrada por el fabricante de su VANT.
Sin duda, el componente “payload” se ha convertido en la parte que recibe mayor atención del mercado, pues es en esta parte y en el procesamiento de las imágenes donde se personalizan las diversas aplicaciones. ¿Qué podría ir a bordo de un VANT? Podemos obtener posibilidades de respuesta inimaginables y diversificadas: desde cámaras digitales, pasando por “sprayers”, sensores activos (microondas), sensores pasivos (en ondas visibles e invisibles al ojo humano, incluyendo las regiones del infrarrojo), sensores de variables ambientales en gran diversidad, sembradoras, entre otros.
Cuando se utilizan cámaras digitales o sensores a bordo de un VANT para recopilar imágenes o videos, el uso del componente Sistemas de Tratamiento de Imágenes (STI) es obligatorio (Figura 3). Aquí también existe una amplia gama de soluciones en el mercado. Es este componente del sistema el que permite al usuario unir cientos o miles de imágenes digitales en una única imagen del cultivo o del campo experimental, generalmente denominada mosaico ortorrectificado. Cada imagen capturada por la cámara o sensor desde un VANT sufre efectos de la rotación de los ejes por influencia de vientos o flujos térmicos durante el vuelo, además de efectos de diferencias de intensidad de la luz solar a lo largo de una misión. Los STI contienen algoritmos capaces de corregir estas distorsiones y generar la imagen unificada del área objetivo.
Tal vez la aplicación pionera en la agricultura haya sido el monitoreo visual mediante el uso de imágenes (estáticas o dinámicas) capturadas por cámaras digitales a bordo de VANT. Sin duda, la rapidez y la calidad de un monitoreo con VANT superan las de uno realizado a pie o con vehículos terrestres.
Pero se dio un paso importante cuando se comenzó a utilizar imágenes capturadas en longitudes de onda no visibles para el ojo humano. El uso de cámaras que capturan imágenes en la región del infrarrojo permitió generar ortomosaicos que muestran la variación espacio-temporal de un índice de vegetación a lo largo de un cultivo (Figura 4). Esto se correlaciona con la variación de algunos elementos del suelo, pero también con aspectos de sanidad de las plantas, lo que permite inferir la ocurrencia de enfermedades y su ubicación en el cultivo. Este dato permite, por ejemplo, generar un mapa de recomendación de pulverización. Un VANT que porte un pulverizador y sea guiado por el mapa de recomendación puede dirigirse para realizar la aplicación solo en las áreas que lo necesitan.
El siguiente paso del mercado fue la utilización de sensores multiespectrales que capturan imágenes en la región visible para el ojo humano y, simultáneamente, en dos o tres bandas en las regiones del infrarrojo cercano y medio. Esto abrió la posibilidad de verificar variaciones de índices de vegetación a lo largo de un cultivo relacionadas con el estrés hídrico, además de mejorar la calidad de la información relacionada con estreses bióticos. Existen decenas de índices de vegetación que pueden calcularse a partir de imágenes capturadas por sensores multiespectrales, algunos más adecuados para una especie que para otras. Para cada especie vegetal puede haber índices de vegetación más adecuados en cada etapa del cultivo.
Se suman aplicaciones para la medición de la altura de plantas (Figura 5), el conteo de plantas y la estimación de la población (Figura 6),
Conviene destacar aquí la importancia cada vez mayor que asumirán los sensores hiperespectrales en aplicaciones relacionadas con la investigación agronómica y el mejoramiento de plantas. Los sensores hiperespectrales capturan imágenes a lo largo de la banda visible para el ojo humano, pero también en las bandas del infrarrojo cercano y medio, y pueden llegar a capturar la banda del infrarrojo lejano y las microondas. Haciendo una analogía: la evolución desde el uso de las primeras imágenes captadas en el infrarrojo hasta las captadas por sensores hiperespectrales sería similar a la evolución de una imagen de rayos X hasta las elaboradas por resonancia magnética tridimensional en color.
Esta clase de sensores será, en poco tiempo, la responsable de viabilizar la fenotipificación a gran escala para los programas de mejoramiento genético de diversas especies en todo el mundo (Figura 7), a costos miles de veces menores que las soluciones actuales.
Pero antes de volar un VANT es importante conocer la reglamentación correspondiente. Muy recientemente, la ANAC (agencia de aviación civil de Brasil) publicó una instrucción normativa. Las restricciones más importantes, sin limitarse a ellas, son: registre su VANT en la ANAC; nunca realice vuelos a más de 120 metros de altura respecto al suelo; los vuelos sobre aglomeraciones de personas deben realizarse a un mínimo de 30 metros de altura y con autorización escrita de las personas; los VANT con “payload” superior a 25 kg exigen una habilitación igual a la de los pilotos de aviones, tras un curso realizado en el Departamento de Aviación Civil.
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